V3MQI

Validation de Modèles Multi-Physiques Multi-échelles et Quantification d'Incertitude

Contexte

Le prototypage numérique est omnipresent dans la conception de systèmes mécaniques complexes et permet l’élaboration d’outils d’aide à la décision afin de réduire les coûts d’essais. Cependant, il soulève d’autres questions importantes :

• Quelle crédibilité accordée aux résultats de simulations ?
• Le modèle peut-il prédire le comportement du système dans une configuration non testée ?
• Quelle est la robustesse de la décision de conception vis-à-vis des erreurs inévitables de modélisation ?

L’objectif du thème V3MQI est de répondre à ces questions pour les systèmes mécaniques à comportement dynamique avec les interactions multi-physiques.

Mots clés : validation de modèles, multiphysique, pr0pagation d'incertitudes, conception robuste.

Ce thème s’intègre à l’axe « Structures : intégration et fonctionnalisation » du département.

Objectifs et thématiques scientifiques

Le thème V3MQI a pour objectif de développer des recherches autour de la V&V (Vérification et Validation de simulations numériques), la quantification des incertitudes et la conception robuste. Une des spécificités de ce thème est sa double culture calcul-essai favorisant le développement de méthodologies couvrant les simulations, les essais, et leurs interactions. Outre les incertitudes aléatoires résultant des tolérances de fabrication, les sollicitations ou le bruit de mesures ; une originalité majeure de ce thème se situe dans la prise en compte des méconnaissances de modèle et son impact sur les performances des systèmes étudiés. La méconnaissance peut porter sur différents aspects d’une modélisation: lois de comportement des matériaux, paramètres de distributions de probabilités, interfaces entre sous-ensembles, erreurs dans la forme du modèle, effets de compensation entre paramètres identifiés, etc.

Savoir-faire

• Mise en œuvre du processus de V&V sur les systèmes mécaniques complexes
• Conception robuste en présence de méconnaissances de modèle
• Recalage de modèle en élastodynamique linéaire et non linéaire avec des approches déterministes, stochastiques, et robustes
• Méthodes de Réduction dédiées aux systèmes multi-physiques, périodiques, quasi-périodiques
• Fonctionnalisation de la non-linéarité et de la périodicité de systèmes et de microsystèmes pour la localisation et la récupération de l’énergie Vibratoire / Acoustique

Mise en oeuvre

• Développement d’outils métiers pour la validation expérimentale, la quantification d’incertitude, le recalage de modèle, et la conception robuste vis-à-vis des méconnaissances de modèle
• Validation expérimentale et conception robuste d’aubes en composite à matrice céramique (SAFRAN)
• Amortissement virtuel pour la conception vibroacoustique de lanceurs futurs, projet ANR ARIAN 2012-2016, en collaboration avec AIRBUS SAFRAN Launchers, LMT-Cachan, ECL
• Conception d’un récupérateur d’énergie vibratoire autonome embarqué sur conteneur (thèse financée TRAXENS)
• Amélioration de la représentativité et de la robustesse des modèles numériques en dynamique ferroviaire (ALSTOM Transports)
• Validation, calibration et conception robuste de systèmes multi-corps à comportement non-linéaire (Thèse financée par ALSTOM-Le Creusot)
• Quantification et propagation des incertitudes en basses et moyennes fréquences dans les réseaux quasi-périodiques amortis linéaires et non-linéaires pour des applications vibroacoustiques (collaboration avec le thème D-SMART et l’ECL, Projet H2020, 2 thèses fiancées)
• Outils d’aide à la conception d’instruments de musiques à cordes prenant en compte les caractéristiques viscoélastique du bois et les incertitudes de fabrication
• Indicateurs de décision pour quantifier la crédibilité accordée à l’extrapolation des prédictions d’un modèle en dehors de son domaine de validation (Collaboration avec François HEMEZ, Los Alamos National Laboratory)
• Conception et validation de modèles d’isolation/atténuation des micro-vibrations pour des applications médicales (en collaboration avec le laboratoire Nanomédecine, imagerie, thérapeutique, EA4662, UFC)
• Dynamique collective de réseaux périodiques non-linéaires (thèse financée Labex Action)
• Récupération d’énergie vibratoire large bande à base d’un réseau d’aimants en lévitation magnétique (projet financé Labex Action)